КАК ПОНЯТЬ ТЕОРИЮ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЛУЧШЕ САМОГО ЭЙНШТЕЙНА

  Лет в 5 я пришел к выводу, что внутри абонентского громкоговорителя сидит цивилизация лилипутов. У них есть свои музыканты, певцы и даже симфонический оркестр. Я взял большой гвоздь и начал операцию по спасению. К сожалению, освобождение не закончилось полным успехом. Лилипуты перепугались и надолго замолчали, никто из проделанного отверстия не выскочил, а потом когда все уснули они, конечно, сбежали. На следующее утро я смог в этом убедиться, - внутри уже никого не было.

  Лет в 6 я с недоверием слушал рассказы о круглой Земле. Мне, как любому здравомыслящему молодому человеку, было совершенно понятно, что с противоположной стороны антиподы упадут в бездну. Безусловно, правы старинные книги. Мир плавает в бесконечном океане на трех гигантских китах или черепахах, а когда звери начинают шевелиться, то происходят землетрясения.

  Несомненно, рассказы о неподвижном Солнце и движущейся Земле – наглая ложь: всем нормальным людям хорошо видно, что неподвижна именно земная твердь, а движется Солнце. Нужно иметь полностью извращенную фантазию, чтобы отрицать очевидный факт: - Земля неподвижна. Кроме того, от постоянного вращения у китов или черепах обязательно закружится голова.

   В первом классе школы родителям предложили перевести меня на пару лет вперед. В 15 лет (1968 год), я уже абсолютно уверился в силе знания. Все происходящее вокруг начало укладываться в завершенную картину и, если что-то не соответствовало идиллии, то причиной было только мое собственное незнание. По физике у нас была хорошая учительница. В один из дней она провокационно предложила мне провести занятие по теории относительности. Абсолютно уверенный в собственных возможностях и в силе знания, я наивно согласился и попросил на подготовку пару месяцев. В библиотеке набрал кучу книг, включая работы самого Эйнштейна, и начал титаническую работу.

  В процессе подготовки выяснилось, что рассказать о специальной теории относительности СТО невозможно изолированно от ряда экспериментов и гипотез. В целом, я сделал аргументированный доклад, но в классе никто ничего не понял и, главное, сам докладчик остался крайне неудовлетворенным. Свою задачу я видел в объяснении теории, но ясно объяснить что-то невозможно без понимания, а вот с пониманием случилась незадача.

Однажды у английского астронома Артура Эддингтона спросили:

- Сэр, правда ли, что вы один из трех человек, которые понимают теорию относительности?

- Первый Эйнштейн, второй я, но кто же третий?

Ответил Эддингтон…

  Сегодня я знаю причину провала этого урока и, со всей ответственностью утверждаю; - в действительности теорию относительности никто, включая самого Эйнштейна, не понимал тогда и не понимает сегодня.Можно долго рассказывать о преобразованиях, относительности одновременности, интервалах, тензорах... Но это ни на шаг не приблизит Вас к пониманию теории. Физические феномены, лежащие в основе СТО, не соответствуют нашим представлениям об окружающем мире. Или теория относительности неверна или наш мир совершенно иной, чем мы себе сами придумали.

  Познание состоит из вполне определенной последовательности шагов:

- наблюдение;

- установление закономерностей явления, определение причин и следствий этого явления;

- создание модели явления;

- выдвижение гипотезы для объяснения закономерностей явления;

- экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы;

- создание теории;

- объяснение других явлений на основе выдвинутой теории.

         Эти этапы могут называться и делиться иначе, но последовательность всегда сохраняется: - перед созданием теории необходимо понять суть явления, и только потом продолжать работу. СТО была построена иначе. Эйнштейн не стал выяснять причину феноменов, как это пытались сделать остальные. Он принял парадоксальные свойства нашего мира за данность и выполнил блестящее исследование следствий из этих свойств. С одной стороны Эйнштейн нашел гениальное решение проблемы, дальнейшее развитие науки доказало правильность выбранного им пути. Но с другой стороны понимание причин физических феноменов, лежащих в ее основе, даже сегодня полностью отсутствует. Нечто неизвестное и невероятное закрыли плакатом «Слава науке!», заглянуть под него в Ученом Сообществе считается верхом неприличия.

         Вернемся в далекое прошлое к забытому докладу, и несколько изменим его содержание. Попытаемся понять, почему природа ведет себя именно так, а не иначе. Представим большой 8-е класс, в котором половина «хорошистов», почти половина «троечников» и пара «двоечников». Необходимо рассказать так, чтобы все, без исключений, поняли специальную теорию относительности лучше самого Эйнштейна…

  Сегодня я начал бы доклад цитатой одного из немногих дошедших до нас фрагмента Гераклита: - «Большая часть божественных вещей ускользает от познания по причине невероятности». Сущность и видимость зачастую не совпадают. Мы слышим звуки человеческой речи, но это могут быть звуковые волны, созданные специальным устройством, преобразующим электромагнитную энергию в колебания мембраны. Мы видим движение Солнца и ощущаем неподвижную Землю, но быстро движется именно наша планета, а громадное Солнце относительно почти неподвижно.

  Чем быстрее мы отказываемся от иллюзий в пользу физически обоснованных моделей, тем быстрее идет развитие науки. К сожалению, каждый такой отказ жестко ограничен инерцией мышления, скорость эволюции идей определяется не их корректностью, а только средней продолжительностью ученой жизни. Чем сильнее разрыв, тем больше поколений будет адаптироваться к новым, физически правильным, представлениям.

  Для восстановления физики при построении Специальной Теории Относительности будем двигаться в обратном направлении «от теории к пониманию», т.е. найдем ответ на вопрос: - Как должен быть устроен мир, чтобы в нем выполнялись постулаты СТО?

1. Начнем создание корректной физической модели, с первого постулата СТО. Используем следующую формулировку:

законы природы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (ИСО).

  Этот постулат (расширенный принцип относительности) всегда ставил в тупик исследователей, включая самого Майкельсона, до последнего вздоха, искавшего в горах эфирный ветер. Эйнштейн оказался прав: принципиально невозможно определить скорость движения ИСО относительно пространства. Парадоксальность этого свойства состоит в том, что «физический вакуум» не является пустотой.

На это указывает наличие у пустого пространства ряда физических свойств, даже определение «физический вакуум» совершенно бессмысленно. Более того, громадная скорость света возможна только при колоссальных силах, действующих в такой среде. Возникает разрыв между восприятием и реальностью. Мы знаем, что восприятие, зачастую, нас обманывает, поэтому назначим именно его жертвой физической модели.

  Выполним следующий эксперимент. Возьмем чистый блокнот и черный фломастер. Откроем первую страницу и поставим хорошо видную точку. Перевернем лист и случайно поставим вторую точку. Откроем третий лист, поставим следующую точку и т.д. – до последней страницы блокнота. А теперь быстро пролистаем страницы. Вместо одной точки мы увидим «облако» точек, распределенных в виртуальном пространстве, созданном движением листов блокнота. Если на случайное распределение мы наложим некоторое постоянное смещение, то «облако» начнет перемещаться со скоростью пропорциональной смещению.

  Мысленно уменьшим размеры облака, перейдем от множества точек к одной движущейся точке. Нарисуем на страницах блокнота вторую движущуюся точку. При постоянном смещении точки будут двигаться с постоянной относительной скоростью. При этом на каждом листе все точки строго неподвижны, изменяется только их относительное положение. В данном примере, движения точек, как мы его представляем, не существует, это иллюзия. Условно назовем точки: А и Б. Если мы свяжем неподвижную систему координат с точкой А, то возникнет иллюзия относительного движения точки Б, если с точкой Б, - то возникнет относительное движение точки А, но направление изменится на противоположное. Модель имеет следующие свойства:

- в каждый момент (квант) времени все точки неподвижны относительно пространства и друг - друга;

- равномерное и прямолинейное движение является иллюзией, возникающей при быстрой смене статичных состояний;

- иллюзия относительного движения и свойства пространства не связаны, пространство может быть абсолютно жестким, значительно прочнее любого из существующих материалов.

Законы природы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (ИСО), так как любая из систем строго неподвижна относительно пространства, - движение является иллюзией, возникающей при быстрой смене статичных состояний.

Примечание. Принцип относительности движения легко наглядно показать с помощью двухканального осциллографа и двух не синхронизированных генераторов, переключая канал синхронизации.

2. Второй постулат: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

Здесь имеется два простых утверждения:

2. 1 .  Существует предельная скорость перемещения материи равная скорости света.

  Вернемся к блокноту и выясним физический смысл этого утверждения. Привяжем систему координат к точке А. Пусть точка Б неподвижна относительно А. Тогда относительная вероятность случайного смещения будет равной по всем направлениям. Представьте ежа, свернувшегося в шар. При отсутствии относительного движения концы игл образуют в среднем равномерную по плотности поверхность шара. Если точка Б движется относительно А, тогда плотность вероятности изменится так, что в направлении движения она увеличится, а в противоположном – уменьшится, игл в направлении движения станет больше, чем в противоположном направлении. Можно догадаться, что должна существовать некоторая скорость, при которой все иглы сольются в одну. Вырождение поверхности в точку приводит к появлению феномена максимально возможной скорости, равной скорости света. Максимальной скорости соответствует предельно возможная вероятность переноса статических состояний пространства, СТО и КМ оказываются неразрывно связаны.

Максимально возможная скорость соответствует детерминированному направлению смещения.

2.2.  Для понимания второго постулата рассмотрим следующий пример. Пусть мы смотрим кинофильм в открытом (зеленом) кинотеатре. Как и в примере с блокнотом, скорость движения объектов на экране тождественно равна нулю. Поднялся ветер, и полотно экрана начало деформироваться, на экране пошли волны. Скорость волн полотна экрана определяется натяжением и массой полотна, эти параметры прямо не связаны с проектируемыми на нем неподвижными изображениями.

Скорость волны на поверхности экрана не зависит от скорости относительного движения проектируемых на нем изображений.

Скорость распространения волн в пространстве не зависит от скорости ИСО.

Скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета, так как собственная вероятность ИСО всегда равна нулю (все ИСО неподвижны в пространстве), а предельная вероятность постоянна и равна скорости распространения волн в пространстве.

  Полученных результатов необходимо и достаточно для построения СТО. Но существует куда более интересное занятие: поиск различий между рассмотренной моделью и СТО. Первое гипотетическое различие тривиально и связано с устранением бесконечностей в математических соотношениях, второе - не так очевидно и обусловлено субъективной интерпретацией принципа относительности. В рассмотренной модели ИСО идентичны, от слова совсем. Естественные величины могут отличаться только во время фазового совмещения двух систем при ускоренном движении, например, при торможении частицы в атмосфере, при движении по окружности и т.д.

  Конечно, все это чистый бред. С каких таких бодунов наш мир будет мерцать, как неисправная лампочка. Придумать такое мог только человек с очень больной головой. Нет никакого «перелистывания» - все это плоды безудержной фантазии, не имеющие отношения к не только Большой и даже и к совсем миниатюрной науке. Давайте решать, действительно, важные задачи, строить гигантские сооружения и осваивать грандиозные проекты – вот где находится передний край науки, совершенно точно, собака порылась именно там, а не на заляпанном блокноте.

23 августа 2022                                                   Владимир Лебедев